Ранее считалось, что азот, углерод и другие компоненты атмосферы Земли оказались на поверхности Луны в глубокой древности, когда наша планета еще не обладала способностью удерживать их. Альтернативное объяснение связывало их наличие в лунных образцах с обычным «загрязнением» в лабораторных условиях. Однако, недавние исследования привели ученых к неожиданному заключению: эти частицы регулярно переносятся между Землей и ее спутником в процессе каждого лунного месяца.
К осени 1969 года, всего через месяц после миссии «Аполлон-11», стали поступать первые сведения о составе лунного грунта, доставленного на Землю Нилом Армстронгом и Баззом Олдрином. Полученные результаты оказались весьма неожиданными: в лунном материале были обнаружены азот, неон, аргон и другие летучие компоненты. Заметно, что эти вещества присутствуют преимущественно в образцах, собранных с поверхности Луны, в то время как в более глубоких пробах их концентрация крайне мала.
Существуют различные предположения относительно того, откуда они появились. Согласно одной из версий, причиной послужил солнечный ветер, поскольку наша звезда непрерывно выбрасывает не только протоны и ядра гелия, но и атомы множества других химических элементов. Альтернативное объяснение – отсутствие достаточной стерильности при анализе образцов в лабораторных условиях, что привело к их загрязнению земным воздухом.
Отказ от обеих гипотез стал возможен благодаря уточнению как общего химического, так и изотопного состава лунного грунта, что позволило определить соотношение различных изотопов одного и того же элемента. Анализ образцов показал, что в них содержится значительно больше «тяжелого» азота 15N, чем в солнечном ветре. Его объем значительно превышает объем более «легких» 14Элемент N оказался более схож с земными аналогами. Кроме того, его концентрация различалась в разных образцах, в то время как при «загрязнении» на Земле он должен был бы быть однородным.
Таким образом, был сделан неоднозначный вывод: очевидно, что эти соединения на Луне в основном имеют земное происхождение, однако механизм их доставки туда остается неясным. Следует отметить, что среднее расстояние между Землей и ее естественным спутником составляет 384 тысячи километров.
Наиболее вероятное объяснение, которое удалось установить, заключается в том, что земные атмосферные частицы были доставлены на Луну в самом начале формирования Солнечной системы. Предполагается, что в то время у планеты отсутствовало современное сильное магнитное поле, которое не только служит защитой от космического излучения, но и препятствует «выветриванию» вещества из атмосферы и его перемещению в межпланетное пространство. Согласно этой гипотезе, Солнце «сдувало» воздух с уязвимой молодой планеты и переносило на значительные расстояния.
Команда исследователей из Рочестерского университета (США) недавно предприняла попытку подтвердить эту гипотезу с помощью компьютерного моделирования. Их работа была опубликована в статье для журнала Communications Earth & Environment ученые рассказали, ожидаемый результат не был достигнут. Проведенный анализ показал, что перенос земных атмосферных частиц на Луну, у которой отсутствует магнитное поле, оказался крайне неэффективным. Даже тот факт, что в прошлом Луна находилась значительно ближе к Земле, не оказал существенного влияния: атмосферные частицы, подверженные воздействию солнечного ветра, практически не достигали поверхности спутника.
Согласно расчетам, частицы земного воздуха, достигающие ее поверхности, должны были улавливаться на высоте около 190 километров над Землей. Однако, в древние времена солнечный поток заряженных частиц оказывал более сильное давление на атмосферу, что приводило к тому, что с необходимой минимальной высоты практически не оставалось частиц для «похищения.
Благодаря наличию современной магнитосферы планеты и существующим условиям, этот механизм функционирует отлично. Ученые-астрофизики сообщили, что за Землей, на расстоянии более миллиона километров, простирается огромный магнитосферный хвост, уходящий в космическое пространство.
Имея ввиду удаленность Луны от планеты, она неизбежно попадает в эту структуру во время каждого оборота вокруг нее, то есть при каждом полнолунии. По мнению исследователей, именно магнитосфера выполняет роль межпланетного канала для переноса частиц атмосферы: вдоль силовых линий магнитного поля они непрерывно движутся на значительных скоростях, и Луна периодически оказывается под этим потоком».